保山市油菜始花期預報模型構建及檢驗

祁倩 字雪明

摘 要 為研究云南省保山市油菜始花期與氣象條件的相關性，建立油菜始花期的預報模型，利用2016—2023年油菜生育期及同期氣象資料，采用SPSS進行相關性分析，用逐步回歸方法建立基于氣象要素的預報模型，并對模型進行檢驗。結果表明，在一定溫度范圍內，氣溫越高，油菜生長速率越快，保山市油菜生長下限溫度為4.9 ℃，當溫度低于此下限溫度時油菜停止發育；油菜始花期主要與氣溫相關，與12月的氣溫相關性顯著，12月氣溫越低，日照時間越短，始花期越晚；利用旬平均資料建立的預報方程模型與實況擬合程度好，具有較高的參考價值和應用價值。

關鍵詞 油菜；花期預報；逐步回歸；云南省保山市

中圖分類號：S165.21 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.09.018

油菜花是云南省保山市春季主要自然景觀之一，保山市各縣（市、區）均有千畝規模的油菜花田，騰沖市界頭鎮更是因擁有1萬hm2連片的油菜花海而被《中國國家地理》評為“云南最美的地方”。自2016年起，騰沖市界頭鎮每年春季都會舉行高黎貢花海節，吸引國內外眾多游客前來欣賞游玩。同時，油菜作為一種經濟作物，遇氣候異常會提前開花，并影響其產量。油菜花期的準確預報，能為農戶授粉提供參考，并指導開展采摘等一系列生產經營活動。因此，油菜的花期預報在旅游、農業生產等方面有較高的實用價值。

油菜生長發育期經歷秋、冬、春三季，受氣象條件影響較大。目前已有學者研究了氣溫對油菜的影響，對于花期的預報，目前有逐步回歸方法、芽生長量測量統計預報法、積溫物候預報法等方法[1-4]。保山市對于氣象條件與油菜花期的相關性研究、花期預報模型的建立等工作開展滯后，筆者采用逐步回歸分析方法，建立保山市油菜始花期的預報模型，以期為今后油菜始花期研究提供參考。

1 ?材料與方法

油菜生育期數據來源于保山市農業科學研究所2016—2023年觀測資料，氣象資料來源于保山市氣象局，采用保山國家氣象監測站（站號56748）2015—2023年多年逐日降水、氣溫和日照資料。

油菜是越冬作物，保山市油菜基本于11月播種，次年2月開花，為使預報模型有一定提前量，選擇2015—2020年11月上旬至次年1月下旬逐日氣象資料（即氣象資料年份較生育期資料年份提前1年，對應2016—2021年油菜花期），采用SPSS進行相關性分析和逐步回歸分析，建立基于氣象要素的油菜始花期預報模型，并使用2022年、2023年油菜生育期資料及同期氣象要素資料對預報模型進行檢驗。

2 ?結果與分析

2.1 ?下限溫度的確定

有研究指出，當環境溫度在最低和最適宜溫度之間時，生物的發育速度會隨著溫度的升高而加快[5]。統計油菜從抽薹期到始花期的天數（n），以1/n作為發育速率（y）和同期日平均氣溫（x）進行回歸分析，得到生長速率與平均氣溫的散點圖及擬合直線，如圖1所示。從擬合趨勢線中可以看出，發育速率與氣溫成正比，即在一定溫度范圍內，氣溫越高，生長速率越快。

發育速率（y）與同期日平均氣溫（x）的線性回歸方程為y=0.011x-0.053 9，相關系數R2=0.411 2，相關系數通過了顯著性檢驗。當溫度低于下限溫度時，油菜停止發育，即y=0，此時x=4.9 ℃。由此可得出，保山市油菜發育的下限溫度為4.9 ℃。

2.2 ?始花期與前期各類氣象因子的關系

利用逐日資料對前一年11月至當年1月各月、各旬的最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫、累計降水量、總日照時間與始花期日序（以播種當天為1）進行相關性分析。如表1所示，油菜始花期與降水量相關性較小，主要呈正相關；與氣溫相關性較大，主要呈負相關。在各月氣溫中，油菜始花期與12月上旬最高氣溫、12月最高氣溫、12月中旬平均氣溫、12月平均氣溫、12月下旬日照時間呈顯著負相關，均通過了0.05水平的顯著性檢驗，其中12月中旬平均氣溫通過了0.01水平的顯著性檢驗，相關系數具有統計學意義。說明12月氣溫越低、日照時間越短，始花期日序值越大，始花期越晚。

2.3 ?預報模型的建立

分別選擇前一年11月至當年1月各月、各旬的氣溫、降水、日照與始花期日序（y，以播種當天為1）進行逐步回歸分析。由于月平均資料與旬平均資料有很大的共線性，所以月平均資料與旬平均資料分開建模，并檢驗選出最優模型。

1）利用月平均資料得到方程（1）。

[y1=114.765-0.854x1] （1）

式中：y1為始花期日序，d；x1為12月平均最高氣溫，℃。

對擬合的模型方程及系數進行檢驗，模型的R2為0.751，調整后R2為0.689，方程擬合度良好。方程系數顯著性為0.025。因為僅有1個系數，其共線性不做討論。

2）利用旬平均資料得到方程（2）。

[y2=110.549-1.176x2+0.347x3] （2）

式中：y2為始花期日序，d；x2為12月中旬平均氣溫，℃；x3為12月中旬最低氣溫，℃。

對擬合的模型方程系數進行檢驗，模型r2達到0.996，調整后的r2為0.993，方程擬合程度優。系數顯著性分別為0.002、0.006，均在0.01以下，共線性檢驗中vif值為5.876，在10以下，表明相關系數之間不存在共線性，方程具有統計學意義。

2.4 ?模型檢驗

將2021年、2022年12月的月平均資料與旬平均資料分別代入建立的預報模型，計算出2022年、2023年花期日序擬合值，并將擬合值與實際觀測值相比較。如表2所示，2種預報模型的擬合值與實際觀測值均有誤差，y1在2022年有1 d的誤差，在2023年誤差達到6 d；y2在2022年有2 d的誤差，在2023年有4 d的誤差?？傮w來說，兩種預報模型的誤差均在6 d以內，方程擬合程度較好，且y2的誤差范圍要小于y1。

2.5 ?兩種模型的比較評價

從統計學角度分析，雖然y1與y2兩種模型的方程擬合程度都比較好，但y2的r2比y1的r2更接近1，說明方程y2擬合程度優于y1。從方程系數上說，x1通過0.05顯著性水平檢驗，x2、x3通過0.01顯著性水平檢驗，x2、x3更顯著，利用x2、x3建立的線性方程具有極顯著的統計學意義，因此y2優于y1。從預報的角度分析，y1利用12月的平均最高氣溫，最快在1月才能得出結果，但y2僅需12月中旬氣溫即可，預報的時間相較y1提前10 d。同時從模型檢驗結果來看，y2的誤差范圍要小于y1。因此綜合各項指標分析認為，利用旬資料得到的模型優于利用月資料得到的模型。

3 ?結論與討論

本文利用2016—2021年連續6年的油菜生育期資料及同期氣象資料，對保山市油菜始花期與各氣象要素的相關性進行了分析，建立了油菜始花期預報模型，并利用2022年、2023年油菜生育期資料及同期氣象要素資料對預報模型進行檢驗。主要得出以下3點結論：1）在一定溫度范圍內，油菜發育速率與氣溫成正比，即氣溫越高，生長速率越快。保山市油菜生長下限溫度為4.9 ℃，當溫度低于此下限溫度時油菜停止發育。2）油菜始花期與主要與氣溫相關，降水相關性較小。在各月氣溫中，油菜始花期與12月的氣溫相關性最顯著，與12月各旬最高氣溫、12月最高氣溫、12月中旬平均氣溫、12月平均氣溫、12月下旬日照時間呈顯著負相關。12月氣溫越低，日照時間越短，始花期日序值越大，始花期越晚。3）利用月資料與旬資料建立的預報方程在檢驗時與實測值均有6 d以內的誤差，但利用旬資料建立的預報方程擬合程度更好，提前量更高，擬合值誤差范圍更小，具有較高的參考和應用價值。

在分析油菜始花期與氣象因子相關系數時發現，始花期與12月最低氣溫、11月平均氣溫呈正相關，這可能與休眠期需要的冷量累計有關[2]。筆者所采用的數據樣本數較少，所得結論還需進一步驗證。

參考文獻：

[1] ? 譚治平，張遠洪，雷思華.氣溫對綏陽縣油菜生長的影響研究[J].貴州氣象，2013，37（6）：36-38.

[2] ? 張利華，任曙霞，張永強，等.梨樹始花期預報[J].氣象科技，2012，40（3）：485-488.

[3] ? 楊國棟，張明慶，董建華，等.樹木花期的預報方法新探：以大山櫻為例[J].首都師范大學學報（自然科學版），2000，21（1）：66-71.

[4] ? 成迪芳，程路，黃鶴樓，等.寧波四明山櫻花花期預報模型及檢驗[J].江蘇林業科技，2021，48（1）：11-15.

[5] ? 賈坤，張黎霞，趙天祿，等.北京地區梅花的花期預報模式初建[J].北京林業大學學報，2010，32（S2）：97-100.

（責任編輯：張春雨 ?丁志祥）